微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 硬件设计 > 模拟电路设计 > 如何设计三通道LED驱动器

如何设计三通道LED驱动器

时间:06-07 来源:电子工程专辑 点击:

电流等于峰值电流阈值与峰值电流误差之和,而谷值电流则等于谷值电流阈值与谷值电流误差之和(如下列方程式所示)。除了比较器的响应时间外,我们从峰值电流计算式中还可看出,输入电压、电感值与LED正向电压都会影响峰值电流误差。我们从谷值电流算式中则可以看出,正向电压会影响谷值电流误差。

,其中,VD为续流二极管的正向电压。

我们可根据电感容差与LED正向电压的差值计算出电流误差。但是,如果我们的系统采用了具备8:1模拟乘法器与可编程增益放大器的积分型模数转换器,那么我们也可用该转换器来测量电流误差。我们通过校正算法来测量并处理电流误差,随后再改变DAC的输出电压来设置新的阈值。

图6:支持平均电流误差校正的磁滞控制器。图6:支持平均电流误差校正的磁滞控制器。

电平转换电路

如图7所示,当栅极Q1的逻辑电平为高时,栅极Q3通过分压器打开;栅极Q4短接至VIN将关闭栅极Q3。当栅极Q1的逻辑电平为低时,分压器中无电流通过,将栅极Q2连接至VIN,此时栅极Q4短接至地面,并打开PFET。这样,输入为高时,开关关闭,输入为低时,开关打开,这就说明了EZ-Color器件内置比较器的输出为什么会出现反相区。只要输入电压不超过晶体管Q2与Q4的VGS(MAX)值,如图7所示的电平转换电路就能正常工作。如果我们从VIN到源极Q2之间增加齐纳二极管与电容器,再在齐纳二极管的阳极至接地之间采用偏置电路,那么该电路就可适用于较大的输入范围。

图7:电平转换器详图。



利用软件工具实现更简化的解决方案

图8:单通道的模拟模块布局。


磁滞降压转换器要采用EZ-Color,需要将用户模块嵌入到PSoCDesigner中,以便在芯片的模拟段与数字段之间进行切换。如图8所示,比较器用户模块放在连续时间模块中,9位DAC放在两个开关电容模拟块间,提供其负输入。比较器的正输入通过4:1的多路复用器路由,输出路由至比较器数字总线,再经过反相,抵消电平转换器电路的反相区(如图8所示)。比较器数字总线发送数字信号至芯片的数字段,也是数字信号走线的地方(如图9所示)。

图9:单通道的数字模块布局。


以上各图显示了如何配置EZ-Color模拟与数字模块,以实施降压转换器。COMP_BUF模块路由比较器总线到数字段,随后它可路由到电源电路系统,不过不是直接路由到控制电路,而是与16位PWM数字模块的输出做AND操作,从而实现调光功能。图8和图9中的3个位置样本可放置在CY8CLED16部件上,从而实现3通道可调光输出的复合系统。

利用3个降压转换器,每个通道都能通过高精度照明信号调制(PrISM)调光,或利用PWM,我们就能控制3通道LED系统的色彩。用8位微控制器完成色彩混合相当复杂,不过有些集成电路公司尝试了这种做法并取得了成功。PSoCExpress等软件工具具备预编写、预验证的色彩混合代码,使开发照明设计变得极其简单。PSoCExpress是一款支持用户界面功能的设计创建工具,也支持系统外设编码,可以通过拖放实现工作,并在GUI环境中连接至驱动程序。所生成的项目文件兼容于所有赛普拉斯的EZ-Color器件。

应该采用哪种调光分辨率?

您可能已经注意到了,本项目中采用了16位分辨率调光,之所以这样做,是因为在光照强度较低的情况下,我们需要16位来维持高精度的色彩控制。如果强度为100%,那么精确匹配就仅需要8位的分辨率,如强度为1%,则分辨率应为14.6位。EZ-Color中,16位分辨率的PWM调光频率为732Hz,远远高于肉眼所能看到的频率。PWM模块时钟频率设定为48MHz,就能获得这种调光频率。

本文小结

我们采用赛普拉斯的EZ-Color等混合信号微控制器控制LED照明系统,因为这种微控制器集成了ASIC实施所需的大部分功能。通过采用磁滞降压转换器,EZ-Color能提供低成本的SMPS拓扑,可用恒定电流驱动LED。集成式混合信号解决方案非常适合照明设计,不仅能降低元件成本,而且还能缩短设计周期。赛普拉斯的EZ-Color集成了SMPS控制、智能化色彩混合功能与DMX512接口,使其成为多种LED照明应用设计的便捷选择。



Patrick Prendergast

高级PSoC应用工程师

赛普拉斯半导体

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top